用于处理污染物的吸附材料及方法技术

本发明专利技术提供了一种用于处理污染物的吸附材料及方法，包括使该物质与沥青质接触以吸附一种或多种污染物。比如，沥青质可用于处理或修复包括水和土壤的污染。本发明专利技术还提供了颗粒或纤维形式的沥青质，其用于从水或土壤中吸附例如有机污染物等物质。由此实现了沥青质与微生物结合用于生物化学降解污染物的方法。本发明专利技术提供了一种用于从污染物质中除去污染物的吸附剂材料，其中吸附剂材料包括沥青质。整个过程绿色环保，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
用于处理污染物的吸附材料及方法
本专利技术涉及环境污染的治理，具体的说是一种用于处理污染物的吸附材料及方法。
技术介绍
水和土壤的污染导致相当长时间的环境破坏，这些污染物包括溶解的有机物质，污水，农用化学品等。污染的水或土壤的处理方法通常昂贵且低效，并且某些时候可能会导致进一步的环境污染，例如，当采用化学手段时添加化学试剂以解决其他更有害的化学品时会进一步带来污染。目前提供的各种解决方案包括治疗和预防手段，物理方法，过滤和化学处理方法等，均是去除或降低水和土壤中的污染物水平。这些解决方案虽然具有一定程度的有效性，但都具有某些缺陷。现有解决方案的一个实例是使用活性炭处理污水，例如颗粒形式，其中活性炭用作溶解在水中的有机污染物的吸附介质。这种活性炭具有大的表面积(即500-2000m2/g)，因此非常适合吸附溶解的有机物。然而这种材料昂贵且其生产过程耗能巨大。因此在一方面处理环境损害的同时，生产活性炭的能量需求可能导致一些环境损害。美国专利No.7,638,057所示，某些炼油厂副产物，特别是石油焦，也已用于处理含有溶解的有机物水。然而与活性炭一样，焦炭也是使用昂贵且高能耗的加工设备生产。此外，石油焦可能经历热变，本身具有污染风险。本领域已知农业土地被残留的农用化学品例如除草剂，杀真菌剂，杀虫剂和杀虫剂，以及肥料等高度污染。Koustas等人提出了[Koustas,R.,Singhvi,R.,Mohn,M.,USEPA,ContaminantsandRemedialOptionsatPesticideSites,1994]传统的土壤修复策略，如稳定化和固化，土壤清洗，热解吸，溶剂萃取和生物修复等，但是实施成本通常很高，特别是在大面积土地和大量土壤必须净化的情况下。因此，需要一种用于处理污染水和/或土壤的有效且成本有效的处理装置。石油是数百万种烃化合物的复杂混合物，包括硫和氮杂原子和含金属的物质。在传统的炼油厂操作中，石油原料经常压和真空蒸馏，随后在各种常规精炼工艺中处理蒸馏出的石油馏分，用以生产运输燃料，例如汽油，航空燃料和柴油等。不可蒸馏的减压渣油(VR)，通常被称为底物，由于它们的性能较差，例如氢含量不足和杂质(金属，硫，氮和焦炭前体)含量高，因此不易加工[Chung,K.H.andXu,C.,Fuel,2001,80(8),1165-1177]。在一些炼油厂，VR与轻质石油馏分混合，作为发电燃料油或海洋燃料油进行出售。在其他炼油厂中，热裂解过程，即焦化，通常将VR转化为石脑油，瓦斯油和焦炭。进一步加工来自Coker的石脑油和瓦斯油作为生产运输燃料；包含VR中大部分杂质的副产物焦炭用作发电厂燃料，并且经常用作煤的固体燃料替代物。在复杂的炼油厂中，利用密集型催化加氢处理装置通过进一步去除杂质和提高原料可加工性来预处理VR。这样做，一部分VR产物为副产物沥青，其含有大量杂质并作为燃料油出售。对于含有较少量杂质的VR，可将其与减压瓦斯油(VGO)混合并在渣油流化催化裂化(RFCC)装置中处理以生产汽油，柴油和浆料油。副产物浆料油是高沸点未转化的馏分，其含有催化剂细粉。将浆料油进行物理分离，其中催化剂细粉在重质浆料油馏分中浓缩，将其析出并处理；而轻质油浆馏分则作为燃料油出售。但随着日益严格的环境法规和温室气体排放的限制，目前使用炼油厂副产品的方法正在减少。例如，发达国家和人口稠密地区的许多煤电厂已经转变为燃烧天然气，这减少了对石油焦的需求。一些美国炼油厂现在免费赠送石油焦。在加拿大北部的阿尔伯塔省，焦化器用于转化开采的油砂沥青，石油焦被储存起来。一些发展中国家出于环境原因对进口石油焦征收高关税，这进一步减少了对石油焦的需求。最近，国际海事组织(IMO)对船用燃料油硫含量施加了限制。到2020年，船用燃料的硫含量将从目前的3.5％wt降至0.5％wt。在目前的炼油厂操作中，生产0.5wt％低硫副产物燃料油是不可行的。美国专利No.7,597,794中描述的选择性沥青质分离方法(其全部内容通过引用并入本文)提供了用于VR的改进方法。该参考文献描述了一种简单，廉价且低能耗的方法，该方法能够将VR分离成脱沥青油(DAO)和沥青质。同时还可以使用已知方法处理与VR分离的DAO组分，例如美国专利No.9,925,532(其全部内容通过引用并入本文)中教导的方法，其描述了DAO在常规精炼厂中的最佳使用。从VR分离的沥青质通常是固体颗粒形式，安全且易于处理。沥青质是石油中最重且最高碳强度的组分，不适合精炼过程。因此，以不可燃方式使用沥青质作为碳产物将是充分利用由石油精炼过程产生VR的更好方式，并且还为石油工业提供着显著的碳储存选择。而利用石油沥青质的独特性质，还可用于有效处理水和土壤以及其它类似的污染物质。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种石油沥青应用及其利用石油沥青处理污染物质的方法。为实现上述目的，本专利技术详细说明如下：一种用于处理污染物的吸附材料，吸附剂材料包括沥青质。所述沥青质为颗粒或纤维的形式。所述吸附剂材料为沥青质与一种或多种微生物培养物混合。所述吸附剂材料为纤维形式沥青质时，其以垫或填料的形式进行吸附。所述沥青质为石油沥青质；其中，所述石油沥青质依照“通过耦合萃余残渣造粒实现重质油深度梯级分离的方法及处理系统”(美国专利No.7,597,794)文献的分离方式分离获得产物，使用原料为开采的加拿大athabasca油和沥青衍生的减压渣油(VR)。按照文献记载从VR中由低复杂性和低能量强度溶剂基分离方法提取固体沥青质，所得沥青质参见表1和表2。一种利用权利要求1所述吸附材料处理污染物质的方法，将吸附材料与待处理样品接触以吸附一种或多种污染物。所述待处理样品包括液体或固体。所述待处理样品包括水。所述水包括工业废水、生活废水或农业废水。所述一种或多种污染物包括有机污染物。所述沥青质固定于待处理样品中。所述沥青质与土壤或一种或多种微生物培养物组合，对其进行去除样品中的污染物。所述吸附材料沥青质为颗粒或纤维形式。所述沥青质为纤维形式时，其以垫或填料的形式固定于待处理样品中。所述沥青质与土壤混合可作为土壤基质，用于土壤修复。本专利技术所采用的沥青质可能含有大量的石油原料中的杂质(金属，硫，氮和焦炭前体)，但它们是良性且不可浸出的。在升高温度条件下，沥青质以高粘度液体的形式熔化，转化为不同结构的碳基产品。同时，对碳基产品的活化可以充分发挥其吸附剂作用。本专利技术所述的沥青质应用范围较广，尤其在水处理，土壤修复等领域特别有效。所述沥青质可用作制造各种结构和形式的碳基产品，包括但不限于纤维，垫和填料。如本专利技术所述，将沥青质加热至高温，可以得到各种形式的碳材料。加热温度为约150℃至约270℃，优选的加热温度约220℃。在处理水方面：上述使用沥青质处理含有溶解性有机物的水方法中，其还可在吸附反应器中进行，将沥青质和水混合足够时间以使沥青质从水里吸附大部分溶解性有机物。所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理污染物的吸附材料，其特征在于：吸附剂材料包括沥青质。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于处理污染物的吸附材料，其特征在于：吸附剂材料包括沥青质。


2.按权利要求1所述的用于从污染物质中除去污染物的吸附材料，其特征在于：所述沥青质为颗粒或纤维的形式。


3.按权利要求1所述的用于处理污染物的吸附材料，其特征在于：所述吸附剂材料为沥青质与一种或多种微生物培养物混合。


4.按权利要求1-3任意一项所述的用于处理污染物的吸附材料，其特征在于：所述吸附剂材料为纤维形式沥青质时，其以垫或填料的形式进行吸附。


5.按权利要求1-3任意一项所述的用于处理污染物的吸附材料，其特征在于：所述沥青质为石油沥青质。


6.一种利用权利要求1所述吸附材料处理污染物质的方法，其特征在于：将吸附材料与待处理样品接触以吸附一种或多种污染物。


7.按权利要求6所述的吸附材料处理污染物质的方法，其特征在于：所述待处理样品包括液体或固体。


8.按权利要求6所述的吸附材料处理污染物质的方法，其特征在于：所述待处理样品包...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄荣益，李学兵，于培，崔孟涛，史权，许志明，赵锁奇，徐春明，庄庆发，
申请(专利权)人：威尔资源有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA